一文帶你深刻淺出Spring 事務原理

時間 2019-11-06

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Spring事務的基本原理

Spring事務的本質其實就是數據庫對事務的支持，沒有數據庫的事務支持，spring是沒法提供事務功能的。對於純JDBC操做數據庫，想要用到事務，能夠按照如下步驟進行：html

獲取鏈接 Connection con = DriverManager.getConnection()
開啓事務con.setAutoCommit(true/false);
執行CRUD
提交事務/回滾事務 con.commit() / con.rollback();
關閉鏈接 conn.close();

使用Spring的事務管理功能後，咱們能夠再也不寫步驟 2 和 4 的代碼，而是由Spirng 自動完成。那麼Spring是如何在咱們書寫的 CRUD 以前和以後開啓事務和關閉事務的呢？解決這個問題，也就能夠從總體上理解Spring的事務管理實現原理了。下面簡單地介紹下，註解方式爲例子java

配置文件開啓註解驅動，在相關的類和方法上經過註解@Transactional標識。
spring 在啓動的時候會去解析生成相關的bean，這時候會查看擁有相關注解的類和方法，而且爲這些類和方法生成代理，並根據@Transaction的相關參數進行相關配置注入，這樣就在代理中爲咱們把相關的事務處理掉了（開啓正常提交事務，異常回滾事務）。
真正的數據庫層的事務提交和回滾是經過binlog或者redo log實現的。

Spring的事務機制

全部的數據訪問技術都有事務處理機制，這些技術提供了API用來開啓事務、提交事務來完成數據操做，或者在發生錯誤的時候回滾數據。spring

而Spring的事務機制是用統一的機制來處理不一樣數據訪問技術的事務處理。Spring的事務機制提供了一個PlatformTransactionManager接口，不一樣的數據訪問技術的事務使用不一樣的接口實現，如表所示。數據庫

數據訪問技術及實現架構

在程序中定義事務管理器的代碼以下：併發

@Bean 
public PlatformTransactionManager transactionManager() { 

    JpaTransactionManager transactionManager = new JpaTransactionManager(); 
    transactionManager.setDataSource(dataSource()); 
    return transactionManager; 
}

聲名式事務

Spring支持聲名式事務，即便用註解來選擇須要使用事務的方法，它使用@Transactional註解在方法上代表該方法須要事務支持。這是一個基於AOP的實現操做。函數

@Transactional 
public void saveSomething(Long  id, String name) { 
    //數據庫操做 
}

在此處須要特別注意的是，此@Transactional註解來自org.springframework.transaction.annotation包，而不是javax.transaction。性能

AOP 代理的兩種實現：

jdk是代理接口，私有方法必然不會存在在接口裏，因此就不會被攔截到；
cglib是子類，private的方法照樣不會出如今子類裏，也不能被攔截。

Java 動態代理。

具體有以下四步驟：測試

經過實現 InvocationHandler 接口建立本身的調用處理器；
經過爲 Proxy 類指定 ClassLoader 對象和一組 interface 來建立動態代理類；
經過反射機制得到動態代理類的構造函數，其惟一參數類型是調用處理器接口類型；
經過構造函數建立動態代理類實例，構造時調用處理器對象做爲參數被傳入。

GCLIB代理

cglib（Code Generation Library）是一個強大的,高性能,高質量的Code生成類庫。它能夠在運行期擴展Java類與實現Java接口。優化

cglib封裝了asm，能夠在運行期動態生成新的class（子類）。
cglib用於AOP，jdk中的proxy必須基於接口，cglib卻沒有這個限制。

原理區別：

java動態代理是利用反射機制生成一個實現代理接口的匿名類，在調用具體方法前調用InvokeHandler來處理。而cglib動態代理是利用asm開源包，對代理對象類的class文件加載進來，經過修改其字節碼生成子類來處理。

若是目標對象實現了接口，默認狀況下會採用JDK的動態代理實現AOP
若是目標對象實現了接口，能夠強制使用CGLIB實現AOP
若是目標對象沒有實現了接口，必須採用CGLIB庫，spring會自動在JDK動態代理和CGLIB之間轉換

若是是類內部方法直接不是走代理，這個時候能夠經過維護一個自身實例的代理。

@Service
public class PersonServiceImpl implements PersonService {
    @Autowired
    PersonRepository personRepository;

    // 注入自身代理對象，在本類內部方法調用事務的傳遞性纔會生效
    @Autowired
    PersonService selfProxyPersonService;

    /**
     * 測試事務的傳遞性
     *
     * @param person
     * @return
     */
    @Transactional
    public Person save(Person person) {
        Person p = personRepository.save(person);
        try {
            // 新開事務 獨立回滾
            selfProxyPersonService.delete();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            // 使用當前事務 所有回滾
            selfProxyPersonService.save2(person);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        personRepository.save(person);

        return p;
    }

    @Transactional
    public void save2(Person person) {
        personRepository.save(person);
        throw new RuntimeException();
    }

    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
    public void delete() {
        personRepository.delete(1L);
        throw new RuntimeException();
    }
}

Spring 事務的傳播屬性

所謂spring事務的傳播屬性，就是定義在存在多個事務同時存在的時候，spring應該如何處理這些事務的行爲。這些屬性在TransactionDefinition中定義，具體常量的解釋見下表：

數據庫隔離級別

髒讀：一事務對數據進行了增刪改，但未提交，另外一事務能夠讀取到未提交的數據。若是第一個事務這時候回滾了，那麼第二個事務就讀到了髒數據。

不可重複讀：一個事務中發生了兩次讀操做，第一次讀操做和第二次操做之間，另一個事務對數據進行了修改，這時候兩次讀取的數據是不一致的。

幻讀：第一個事務對必定範圍的數據進行批量修改，第二個事務在這個範圍增長一條數據，這時候第一個事務就會丟失對新增數據的修改。

總結：

隔離級別越高，越能保證數據的完整性和一致性，可是對併發性能的影響也越大。

大多數的數據庫默認隔離級別爲 Read Commited，好比 SqlServer、Oracle

少數數據庫默認隔離級別爲：Repeatable Read 好比： MySQL InnoDB

Spring中的隔離級別

事務的嵌套

經過上面的理論知識的鋪墊，咱們大體知道了數據庫事務和spring事務的一些屬性和特色，接下來咱們經過分析一些嵌套事務的場景，來深刻理解spring事務傳播的機制。

假設外層事務 Service A 的 Method A() 調用內層Service B 的 Method B()

PROPAGATION_REQUIRED(spring 默認)

若是ServiceB.methodB() 的事務級別定義爲 PROPAGATION_REQUIRED，那麼執行 ServiceA.methodA() 的時候spring已經起了事務，這時調用 ServiceB.methodB()，ServiceB.methodB() 看到本身已經運行在 ServiceA.methodA() 的事務內部，就再也不起新的事務。

假如 ServiceB.methodB() 運行的時候發現本身沒有在事務中，他就會爲本身分配一個事務。

這樣，在 ServiceA.methodA() 或者在 ServiceB.methodB() 內的任何地方出現異常，事務都會被回滾。

PROPAGATION_REQUIRES_NEW

好比咱們設計 ServiceA.methodA() 的事務級別爲 PROPAGATION_REQUIRED，ServiceB.methodB() 的事務級別爲 PROPAGATION_REQUIRES_NEW。

那麼當執行到 ServiceB.methodB() 的時候，ServiceA.methodA() 所在的事務就會掛起，ServiceB.methodB() 會起一個新的事務，等待 ServiceB.methodB() 的事務完成之後，它才繼續執行。

他與 PROPAGATION_REQUIRED 的事務區別在於事務的回滾程度了。由於 ServiceB.methodB() 是新起一個事務，那麼就是存在兩個不一樣的事務。若是 ServiceB.methodB() 已經提交，那麼 ServiceA.methodA() 失敗回滾，ServiceB.methodB() 是不會回滾的。若是 ServiceB.methodB() 失敗回滾，若是他拋出的異常被 ServiceA.methodA() 捕獲，ServiceA.methodA() 事務仍然可能提交(主要看B拋出的異常是否是A會回滾的異常)。

PROPAGATION_SUPPORTS

假設ServiceB.methodB() 的事務級別爲 PROPAGATION_SUPPORTS，那麼當執行到ServiceB.methodB()時，若是發現ServiceA.methodA()已經開啓了一個事務，則加入當前的事務，若是發現ServiceA.methodA()沒有開啓事務，則本身也不開啓事務。這種時候，內部方法的事務性徹底依賴於最外層的事務。

PROPAGATION_NESTED

如今的狀況就變得比較複雜了, ServiceB.methodB() 的事務屬性被配置爲 PROPAGATION_NESTED, 此時二者之間又將如何協做呢? ServiceB#methodB 若是 rollback, 那麼內部事務(即 ServiceB#methodB) 將回滾到它執行前的 SavePoint 而外部事務(即 ServiceA#methodA) 能夠有如下兩種處理方式:

a、捕獲異常，執行異常分支邏輯

void methodA() { 

        try { 

            ServiceB.methodB(); 

        } catch (SomeException) { 

            // 執行其餘業務, 如 ServiceC.methodC(); 

        } 

    }

這種方式也是嵌套事務最有價值的地方, 它起到了分支執行的效果, 若是 ServiceB.methodB 失敗, 那麼執行 ServiceC.methodC(), 而 ServiceB.methodB 已經回滾到它執行以前的 SavePoint, 因此不會產生髒數據(至關於此方法從未執行過), 這種特性能夠用在某些特殊的業務中, 而 PROPAGATION_REQUIRED 和 PROPAGATION_REQUIRES_NEW 都沒有辦法作到這一點。

b、外部事務回滾/提交代碼不作任何修改, 那麼若是內部事務(ServiceB#methodB) rollback, 那麼首先 ServiceB.methodB 回滾到它執行以前的 SavePoint(在任何狀況下都會如此), 外部事務(即 ServiceA#methodA) 將根據具體的配置決定本身是 commit 仍是 rollback

另外三種事務傳播屬性基本用不到，在此不作分析。

總結

對於項目中須要使用到事務的地方，我建議開發者仍是使用spring的TransactionCallback接口來實現事務，不要盲目使用spring事務註解，若是必定要使用註解，那麼必定要對spring事務的傳播機制和隔離級別有個詳細的瞭解，不然極可能發生意想不到的效果。

Spring Boot 對事務的支持

經過org.springframework.boot.autoconfigure.transaction.TransactionAutoConfiguration類。咱們能夠看出Spring Boot自動開啓了對註解事務的支持 Spring

只讀事務（@Transactional(readOnly = true)）的一些概念

概念：

從這一點設置的時間點開始（時間點a）到這個事務結束的過程當中，其餘事務所提交的數據，該事務將看不見！（查詢中不會出現別人在時間點a以後提交的數據）。

@Transcational(readOnly=true) 這個註解通常會寫在業務類上，或者其方法上，用來對其添加事務控制。當括號中添加readOnly=true, 則會告訴底層數據源，這個是一個只讀事務，對於JDBC而言，只讀事務會有必定的速度優化。而這樣寫的話，事務控制的其餘配置則採用默認值，事務的隔離級別(isolation) 爲DEFAULT,也就是跟隨底層數據源的隔離級別，事務的傳播行爲(propagation)則是REQUIRED，因此仍是會有事務存在，一代在代碼中拋出RuntimeException，依然會致使事務回滾。

應用場合：

若是你一次執行單條查詢語句，則沒有必要啓用事務支持，數據庫默認支持SQL執行期間的讀一致性；
若是你一次執行多條查詢語句，例如統計查詢，報表查詢，在這種場景下，多條查詢SQL必須保證總體的讀一致性，不然，在前條SQL查詢以後，後條SQL查詢以前，數據被其餘用戶改變，則該次總體的統計查詢將會出現讀數據不一致的狀態，此時，應該啓用事務支持。

【注意是一次執行屢次查詢來統計某些信息，這時爲了保證數據總體的一致性，要用只讀事務】

感謝你看完個人長篇大論，若是你以爲本次分享對你有幫助的話，能夠幫我點個推薦。有不足的地方，也歡迎指出。

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參考:

http://www.codeceo.com/article/spring-transactions.html

http://www.cnblogs.com/fenglie/articles/4097759.html

https://www.zhihu.com/question/39074428/answer/88581202

http://blog.csdn.net/andyzhaojianhui/article/details/51984157